合理选择电容
電容的等效串聯電阻ESR
普遍的觀點是：一個等效串聯電阻（ESR）很小的相對較大容量的外部電容能很好地吸收快速轉換時的峰值（紋波）電流。但是，有時這樣的選擇容易引起穩壓器（特別是線性穩壓器?LDO）的不穩定，所以必須合理選擇小容量和大容量電容的容值。永遠記住，穩壓器就是一個放大器，放大器可能出現的各種情況它都會出現。由于?DC/DC?轉換器的響應速度相對較慢，輸出去耦電容在負載階躍的初始階段起主導的作用，因此需要額外大容量的電容來減緩相對于?DC/DC?轉換器的快速轉換，同時用高頻電容減緩相對于大電容的快速變換。通常，大容量電容的等效串聯電阻應該選擇為合適的值，以便使輸出電壓的峰值和毛刺在器件的Dasheet?規定之內。高頻轉換中，小容量電容在?0.01μF?到0.1μF?量級就能很好滿足要求。表貼陶瓷電容或者多層陶瓷電容（MLCC）具有更小的?ESR。另外，在這些容值下，它們的體積和?BOM?成本都比較合理。如果局部低頻去耦不充分，則從低頻向高頻轉換時將引起輸入電壓降低。電壓下降過程可能持續數毫秒，時間長短主要取決于穩壓器調節增益和提供較大負載電流的時間。用?ESR?大的電容并聯比用?ESR?恰好那么低的單個電容當然更具成本效益。然而,這需要你在?PCB?面積、器件數目與成本之間尋求折衷。
深入理解電容器的等效串聯電阻（ESR）
電容器的主要技術指標有電容量、耐壓值、耐溫值。除了這三個主要指標外，其他指標中較重要的就是等效串聯電阻（ESR）了。有的電容器上有一條金色的帶狀線，上面印有一個大大的空心字母“I”，它表示該電容屬于LOW?ESR低損耗電容。有的電容還會標出ESR值（等效串聯電阻），ESR越低，損耗越小，輸出電流就越大，電容器的品質越高。ESR?是Equivalent?Series?Resistance的縮寫，即“等效串聯電阻”。理想的電容自身不會有任何能量損失，但實際上，因為制造電容的材料有電阻，電容的絕緣介質有損耗。這個損耗在外部，表現為就像一個電阻跟電容串聯在一起，所以就稱為“等效串聯電阻”。和ESR類似的另外一個概念是ESL，也就是等效串聯電感。早期的卷制電感經常有很高的ESL，容量越大的電容，ESL一般也越大。ESL經常會成為ESR的一部分，并且ESL會引起串聯諧振等現象。但是相對電容量來說，ESL的比例很小，出現問題的幾率很小，后來由于電容制作工藝的提高，現在已經逐漸忽略ESL，而把ESR作為除容量、耐壓值、耐溫值之外選用電容器的主要參考因素了。?
????串聯等效電阻ESR的單位是毫歐（mΩ）。通常鉭電容的ESR通常都在100毫歐以下，而鋁電解電容則高于這個數值，有些種類電容的?ESR甚至會高達數歐姆。ESR的高低，與電容器的容量、電壓、頻率及溫度都有關系，當額定電壓固定時，容量愈大?ESR愈低。同樣當容量固定時，選用高的額定電壓的品種也能降低?ESR；故選用耐壓高的電容確實有許多好處；低頻時ESR高，高頻時ESR低；高溫也會造成ESR的升高。?
????現在電子技術正朝著低電壓高電流電路的設計方向發展，供應給元器件的電壓呈現越來越低的趨勢，但對功率的要求卻絲毫沒有降低。按P=UI的公式來計算，要獲得同樣的功率，電壓降低了，那就必須得增大電流。例如INTEL、AMD的最新款CPU，電壓均小于2V，和以前3、?4V的電壓相比低得多。但另一方面這些芯片由于晶體管和頻率的激增，需求的功耗卻是增大了許多，對電流的要求就越來越高了。例如兩顆功率都是70W的?CPU，前者電壓是3.3V，后者電壓是1.8V。那么，前者的電流I=P/U=70W/3.3V=21.2A；而后者的電流I=P/U=70W?/1.8V=38.9A，將近是前者電流的兩倍。在通過電容的電流越來越高的情況下，假如電容的ESR值不能保持在一個較小的范圍，那么就會產生更高的紋波電壓（理想的輸出直流電壓應該是一條水平線，而紋波電壓則是水平線上的波峰和波谷）,因此就促使工程師在設計時，要使用最小的ESR電容器。?
????ESR值與紋波電壓的關系可以用公式V=R（ESR）×I表示。這個公式中的V就表示紋波電壓，而R表示電容的ESR，I表示電流。可以看到，當電流增大的時候，即使在ESR保持不變的情況下，紋波電壓也會成倍提高，因此采用更低ESR值的電容是勢在必行的。此外，即使是相同的紋波電壓，對低電壓電路的影響也要比在高電壓情況下更大。例如對于3.3V的CPU而言，0.2V紋波電壓所占比例較小，不足以形成很大的影響，但是對于1.8V的CPU，同樣是0.2V的紋波電壓，其所占的比例就足以造成數字電路的判斷失誤。?
????例如《電子報》2007年第26期17版的《由NCP1200構成的12V、1A開關電源》的文章中，對開關變壓器次級二極管整流后的LCπ型濾波器中電容C6、C7的要求就是“要選用等效串聯電阻小的優質電解電容，等效電阻不僅會影響轉換率還會影響輸出紋波電壓。”?
????ESR?是等效“串聯”電阻，將兩個電容串聯，會使ESR值增大，而并聯則會使之減小。因此在需要更低ESR的場合，而低ESR的大容量電容價格又相對昂貴的情況下，用多個ESR相對高的鋁電解電容并聯，形成一個低ESR的大容量電容也是一種常用的辦法。很多開關電源采取的電容并聯的策略，以犧牲一定的PCB空間，換來器件成本的減少。?
???不過一定等效串聯電阻的存在也有好的方面。比如在穩壓電路中，有一定ESR的電容，在負載發生瞬變的時候，會立即產生波動而引發反饋電路動作，這個快速的響應，以犧牲一定的瞬態性能為代價，獲取了后續的快速調整能力，尤其是功率管的響應速度比較慢，而且在電容器的體積、容量受到嚴格限制的情況。這種情況多見于一些使用MOS管做調整管的三端穩壓器或相似的電路中，采用太低的ESR電容器反而會降低整體的性能。
多個小電容并聯取代大電解電容的作用
這種用法常見于開關電源部分，作用是高頻濾波。多個電容并聯主要是為了降低電容的等效阻抗，因為并聯。用小容量的陶瓷電容代替了電解電容，增加了壽命。電解電容的壽命只有幾千小時，而陶瓷電容的壽命有幾十萬小時。防止趨附效應的原理是增加導線的表面積。多個電容只能降低線路可靠性，而不可能增加大電容的高頻性能很差。通常電容越大，其諧振頻率越低。一旦超過諧振頻率，電容將表現成一個電感，完全起不到濾波的作用，如果用N個小電容并聯，由于每個小電容的諧振頻率都很高，就沒有這樣的問題了，同樣容量的電容，并聯越多的小電容越好，?耐壓值、耐溫值、容值、ESR(等效電阻)等是電容的幾個重要參數，對于ESR自然是越低越好。ESR與電容的容量、頻率、電壓、溫度等都有關系。當電壓固定時候，容量越大，ESR越低。在板卡設計中采用多個小電容并連多是出與PCB空間的限制，這樣有的人就認為，越多的并聯小電阻，ESR越低，效果越好。理論上是如此，但是要考慮到電容接腳焊點的阻抗，采用多個小電容并聯，效果并不一定突出。?
●ESR越低，效果越好。?
結合我們上面的提高的供電電路來說，對于輸入電容來說，輸入電容的容量要大一點。相對容量的要求，對ESR的要求可以適當的降低。因為輸入電容主要是耐壓，其次是吸收MOSFET的開關脈沖。對于輸出電容來說，耐壓的要求和容量可以適當的降低一點。ESR的要求則高一點，因為這里要保證的是足夠的電流通過量。但這里要注意的是ESR并不是越低越好，低ESR電容會引起開關電路振蕩。而消振電路復雜同時會導致成本的增加。板卡設計中，這里一般有一個參考值，此作為元件選用參數，避免消振電路而導致成本的增加。?
●好電容代表著高品質。?
“唯電容論”曾經盛極一時，一些廠商和媒體也刻意的把這個事情做成一個賣點。在板卡設計中，電路設計水平是關鍵。和有的廠商可以用兩相供電做出比一些廠商采用四相供電更穩定的產品一樣，一味的采用高價電容，不一定能做出好產品。衡量一個產品，一定要全方位多角度的去考慮，切不可把電容的作用有意無意的夸大.
紋波電壓，輸出電容ESR
開關電源的輸出紋波電壓分兩部分組成，其一是由電容充放電產生的容性紋波電壓，其二為電容ESR產生的阻性紋波電壓。?為了得到較小的由ESR產生的阻性紋波電壓，聽說可用多個電容并聯起來，不知道若干個電容并聯起來總的ESR具體如何變化，變小了我可以理解，但是變成什值了呢？?比如，一個470uF的電解電容的ESR為0.1歐，那兩個電解并聯起來ESR是不是就是0.05歐了，我現在有點疑問，不知道用低ESR的陶瓷電容跟電解電容并聯起來，有沒有同樣的效果呢。比如，我輸出，經過計算，紋波要求電容ESR低于0.01歐，那照前面的想法，可能需要好幾個的電解電容才能達到要求，如果我選擇使用一個電解電容，然后給它并聯若干個陶瓷電容103或者104，有沒有效果。
答：如果要求esr很低，一般是選擇大容量的MLCC（MULTILAYER?CERAMIC?CHIP?CAPACITOR），不必用N個104并聯。
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1?多只并聯，確實可以降低ESR??具體計算方法，跟電阻并聯的。
2?可以選擇低ESR的電解，不過價格比較貴。
3?也可以選擇薄膜電容代替。
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不同類型的電容并聯。等效的ESR和電容值都是跟頻率相關的。不是簡單的ESR/n，C×n的。通常小ESR小容量的和大ESR，大容量的電容并聯。ESR和電容都介于二者之間。你說的電解電容并低ESR的瓷片，對減小紋波是有效果的。
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濾波電路?幾個電容并聯和一個大電容（容量相等）有什么不同嗎？
答：兩者電容容量是相等的。但是現實中電容是有等效串聯電感和等效串聯電阻寄生參數，一個電容可以看做下圖的模型，一個大電容的ESL和ESR是要比小容量的電容大的，而在同容量下ESL和ESR的數值越小電容的濾波能力就越強，所以多個電容并聯和一個容量相等的大電容的主要區別是，多個電容并聯的ESL和ESR要比一個容量相等大電容要低很多，濾波能力更強。你不妨先認為小容量的電容（假設100u）的ESL和ESR跟大電容（200u）的ESL和ESR相等，然后兩個小電容并聯后其等效電容等于200u，但是其ESL和ESR因為并聯而減半，所以兩個小電容并聯的濾波能力更強。假如是此時四個并聯，那么ESL和ESR就是大電容的四分之一。希望能幫到你。
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簡談電容使用的誤區
1.電容容量越大越好?
很多人在電容的替換中往往愛用大容量的電容。我們知道雖然電容越大，為IC提供的電流補償的能力越強。且不說電容容量的增大帶來的體積變大，增加成本?的同時還影響空氣流動和散熱。關鍵在于電容上存在寄生電感，電容放電回路會在某個頻點上發生諧振。在諧振點，電容的阻抗小。因此放電回路的阻抗最小，補充能量的效果也最好。但當頻率超過諧振點時，放電回路的阻抗開始增加，電容提供電流能力便開始下降。電容的容值越大，諧振頻率越低，電容能有效補償電流的頻?率范圍也越小。從保證電容提供高頻電流的能力的角度來說，電容越大越好的觀點是錯誤的，一般的電路設計中都有一個參考值的。
2.同樣容量的電容，并聯越多的小電容越好?
耐壓值、耐溫值、容值、ESR(等效電阻)等是電容的幾個重要參數，對于ESR自然是越低越好。ESR與電容的容量、頻率、電壓、溫度等都有關系。當電壓固定時候，容量越大，ESR越低。在板卡設計中采用多個小電容并連多是出與PCB空間的限制，這樣有的人就認為，越多的并聯小電阻，ESR越低，效果越好。理論上是如此，但是要考慮到電容接腳焊點的阻抗，采用多個小電容并聯，效果并不一定突出。
3.ESR越低，效果越好?
相對容量的要求，對ESR的要求可以適當的降低。因為輸入電容主要是耐壓，其次是吸收MOSFET的開關脈沖。對于輸出電容來說，耐壓的要求和容量可以適當的降低一點。ESR的要求則高一點，因為這里要保證的是足夠的電流通過量。但這里要注意的是ESR并不是越低越好，低ESR電容會引起開關電路振蕩。而消振電路復雜同時會導致成本的增加。板卡設計中，這里一般有一個參考值，此作為元件選用參數，避免消振電路而導致成本的增加。
4.好電容代表著高品質?
“唯電容論”曾經盛極一時，一些廠商和媒體也刻意的把這個事情做成一個賣點。在板卡設計中，電路設計水平是關鍵。和有的廠商可以用兩相供電做出比一些廠商采用四相供電更穩定的產品一樣，一味的采用高價電容，不一定能做出好產品。衡量一個產品，一定要全方位多角度的去考慮，切不可把電容的作用有意無意的夸大。
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作者：我很倔?
來源：CSDN?
原文：https://blog.csdn.net/jxgxlm2008/article/details/51445113?
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總結
